顶管工程施工对周边环境的影响分析

论文摘要

地下管网是城市基础设施的重要组成部分,具有给排水、能源、信息传输功能,是一个城市赖以生存和发展的经济命脉,常被人们喻为城市的“生命线”传统的地下管线施工方法是开挖施工法。这种常被人们戏称为“开膛破肚”的施工方法表现出很大的局限性,其主要缺点是：对地面交通的影响极大、破坏周围环境等。非开挖施工是指不开挖地表的条件下,利用岩土钻掘等技术手段探测、检查、修复、更换和铺设各种地下管线的现代化施工技术和方法。其主要优点是：不阻碍交通、对环境影响小、在开挖施工无法进行和不允许开挖施工的场合可采用非开挖技术穿越等。非开挖技术是一项技术先进、适用性强、适用面广效益好的施工技术,非开挖技术前景十分广阔。任何一种施工方法都会对环境造成一定的影响,顶管工程施工对环境的影响是否在可接受的范围之内,是该工法目前研究的主要课题之一。本文以合肥市十五里河截污工程为背景,采取理论分析、数值模拟和原位监测相结合的研究方法,对顶管施工对土体扰动进行分析研究。具体研究内容如下：1在综述国内外研究现状基础上,分析了顶管施工引起地表变形的机理,并进一步分析研究了顶管施工过程中周边土体的变形规律。2运用公式计算程序平台,以明德林解为理论基础,并与原位监测数据进行对比,进一步验证其在计算顶管施工引起土体及周围岩体变形的可靠性。3利用三维有限元计算机分析软件模拟顶管的施工过程,对影响土体位移的主要因素进行了模拟分析,研究在不同影响因素下顶管施工引起的地面变形规律。4利用三维有限元计算机分析软件模拟顶管穿越构筑物的施工过程,对影响构筑物的主要因素进行模拟分析,研究在不同影响因素下顶管施工引起构筑物的变形规律。最后,对研究成果进行了归纳,并对待解决的问题进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 插图清单
• 附表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 理论分析
• 1.2.2 数值分析
• 1.2.3 实测数据分析法
• 1.2.4 经验法
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 顶管施工引起土体扰动机理分析
• 2.1 概述
• 2.1.1 泥水平衡式顶管施工原理及特点
• 2.1.2 土压平衡式顶管施工原理及特点
• 2.1.3 人工顶管施工原理及特点
• 2.2 顶管施工引起土体扰动机理
• 2.3 顶管施工引起土体变化的规律
• 2.3.1 土体扰动的机理
• 2.3.2 土体变形的规律
• 2.4 本章小结
• 第三章 顶管施工引起地面变形的理论分析
• 3.1 土体在正面附加推力及摩擦力作用下的变形计算
• 3.1.1 模型选取及条件假设
• 3.1.2 正面附加推力作用下的土体变形计算
• 3.2 掘进机产生的摩擦力作用下的土体变形计算
• 3.3 后续管道产生的摩擦力作用下的土体变形计算
• 3.4 对比分析
• 3.4.1 工程概况
• 3.4.2 工程参数的选取
• 3.4.3 理论分析与实测对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 顶管施工引起土体变形数值分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元基本原理
• 4.3 模型的建立
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 材料模型及参数
• 4.3.3 顶推力计算
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 网格划分
• 4.4.2 覆土高度对士体沉降的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 顶管施工对道路路基的影响
• 5.1 概述
• 5.2 有限差分的基本原理
• 5.3 顶管施工的模拟
• 5.3.1 开挖的实现
• 5.3.2 管道安装和围岩模拟
• 5.4 数值模拟结果分析
• 5.4.1 数值计算模型
• 5.4.2 覆土高度对土体沉降的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 主要参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研项目及发表的学术论文目录